守护线程与用户线程

1. 前言

本节内容主要是对守护线程与用户线程进行深入的讲解，具体内容点如下：

了解守护线程与用户线程的定义及区别，使我们学习本节内容的基础知识点；
了解守护线程的特点，是我们掌握守护线程的第一步；
掌握守护线程的创建，是本节内容的重点；
通过守护线程与 JVM 的退出实验，更加深入的理解守护线程的地位以及作用，为本节内容次重点；
了解守护线程的作用及使用场景，为后续开发过程中提供守护线程创建的知识基础。

2. 守护线程与用户线程的定义及区别

Java 中的线程分为两类，分别为 daemon 线程（守护线程〉和 user 线程（用户线程）。

在 JVM 启动时会调用 main 函数， main 函数所在的线程就是一个用户线程，其实在 JVM 内部同时还启动了好多守护线程，比如垃圾回收线程。

守护线程定义：所谓守护线程，是指在程序运行的时候在后台提供一种通用服务的线程。比如垃圾回收线程就是一个很称职的守护者，并且这种线程并不属于程序中不可或缺的部分。

因此，当所有的非守护线程结束时，程序也就终止了，同时会杀死进程中的所有守护线程。反过来说，只要任何非守护线程还在运行，程序就不会终止。

用户线程定义：某种意义上的主要用户线程，只要有用户线程未执行完毕，JVM 虚拟机不会退出。

区别：在本质上，用户线程和守护线程并没有太大区别，唯一的区别就是当最后一个非守护线程结束时，JVM 会正常退出，而不管当前是否有守护线程，也就是说守护线程是否结束并不影响 JVM 的退出。

言外之意，只要有一个用户线程还没结束，正常情况下 JVM 就不会退出。

3. 守护线程的特点

Java 中的守护线程和 Linux 中的守护进程是有些区别的，Linux 守护进程是系统级别的，当系统退出时，才会终止。

而 Java 中的守护线程是 JVM 级别的，当 JVM 中无任何用户进程时，守护进程销毁，JVM 退出，程序终止。总结来说，Java 守护进程的最主要的特点有:

守护线程是运行在程序后台的线程；
守护线程创建的线程，依然是守护线程；
守护线程不会影响 JVM 的退出，当 JVM 只剩余守护线程时，JVM 进行退出；
守护线程在 JVM 退出时，自动销毁。

4. 守护线程的创建

创建方式：将线程转换为守护线程可以通过调用 Thread 对象的 setDaemon (true) 方法来实现。

创建细节：

thread.setDaemon (true) 必须在 thread.start () 之前设置，否则会跑出一个 llegalThreadStateException 异常。你不能把正在运行的常规线程设置为守护线程；
在 Daemon 线程中产生的新线程也是 Daemon 的；
守护线程应该永远不去访问固有资源，如文件、数据库，因为它会在任何时候甚至在一个操作的中间发生中断。

线程创建代码示例：

public class DemoTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread threadOne = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //代码执行逻辑
            }
        });
        threadOne.setDaemon(true); //设置threadOne为守护线程
        threadOne. start();
    }
}

5. 守护线程与 JVM 的退出实验

为了更好的了解守护线程与 JVM 是否退出的关系，我们首先来设计一个守护线程正在运行，但用户线程执行完毕导致的 JVM 退出的场景。

场景设计：

创建 1 个线程，线程名为 threadOne；
run 方法线程 sleep 1000 毫秒后，进行求和计算，求解 1 + 2 + 3 + … + 100 的值；
将线程 threadOne 设置为守护线程；
执行代码，最终打印的结果；
加入 join 方法，强制让用户线程等待守护线程 threadOne；
执行代码，最终打印的结果。

期望结果：

未加入 join 方法之前，threadOne 不能执行求和逻辑，无打印输出，因为 main 函数线程执行完毕后，JVM 退出，守护线程也就随之死亡，无打印结果；
加入 join 方法后，可以打印求和结果，因为 main 函数线程需要等待 threadOne 线程执行完毕后才继续向下执行，main 函数执行完毕，JVM 退出。

Tips：main 函数就是一个用户线程，main 方法执行时，只有一个用户线程，如果 main 函数执行完毕，用户线程销毁，JVM 退出，此时不会考虑守护线程是否执行完毕，直接退出。

代码实现 - 不加入 join 方法：

public class DemoTest {
    public static void main(String[] args){
        Thread threadOne = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                int sum = 0;
                for (int i = 1; i  <= 100; i++) {
                    sum = sum + i;
                }
                System.out.println("守护线程，最终求和的值为： " + sum);
            }
        });
        threadOne.setDaemon(true); //设置threadOne为守护线程
        threadOne. start();
        System.out.println("main 函数线程执行完毕， JVM 退出。");
    }
}

执行结果验证：

main 函数线程执行完毕， JVM 退出。

从结果上可以看到，JVM 退出了，守护线程还没来得及执行，也就随着 JVM 的退出而消亡了。

代码实现 - 加入 join 方法：

public class DemoTest {
    public static void main(String[] args){
        Thread threadOne = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                int sum = 0;
                for (int i = 1; i  <= 100; i++) {
                    sum = sum + i;
                }
                System.out.println("守护线程，最终求和的值为： " + sum);
            }
        });
        threadOne.setDaemon(true); //设置threadOne为守护线程
        threadOne. start();
        try {
            threadOne.join(); // 加入join 方法
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("main 函数线程执行完毕， JVM 退出。");
    }
}

执行结果验证：

守护线程，最终求和的值为： 5050
main 函数线程执行完毕， JVM 退出。

从结果来看，守护线程不决定 JVM 的退出，除非强制使用 join 方法使用户线程等待守护线程的执行结果，但是实际的开发过程中，这样的操作是不允许的，因为守护线程，默认就是不需要被用户线程等待的，是服务于用户线程的。

6. 守护线程的作用及使用场景

作用：我们以 GC 垃圾回收线程举例，它就是一个经典的守护线程，当我们的程序中不再有任何运行的 Thread, 程序就不会再产生垃圾，垃圾回收器也就无事可做，所以当垃圾回收线程是 JVM 上仅剩的线程时，垃圾回收线程会自动离开。

它始终在低级别的状态中运行，用于实时监控和管理系统中的可回收资源。

应用场景：

为其它线程提供服务支持的情况，可选用守护线程；
根据开发需求，程序结束时，这个线程必须正常且立刻关闭，就可以作为守护线程来使用；
如果一个正在执行某个操作的线程必须要执行完毕后再释放，否则就会出现不良的后果的话，那么这个线程就不能是守护线程，而是用户线程；
正常开发过程中，一般心跳监听，垃圾回收，临时数据清理等通用服务会选择守护线程。

7. 小结

掌握用户线程和守护线程的区别点非常重要，在实际的工作开发中，对一些服务型，通用型的线程服务可以根据需要选择守护线程进行执行，这样可以减少 JVM 不可退出的现象，并且可以更好地协调不同种类的线程之间的协作，减少守护线程对高优先级的用户线程的资源争夺，使系统更加的稳定。

本节的重中之重是掌握守护线程的创建以及创建需要注意的事项，了解守护线程与用户线程的区别使我们掌握守护线程的前提。